Los virus que infectan plantas son responsables de aproximadamente la mitad de las enfermedades que sufren los cultivos agrícolas y se calcula que a nivel global provocan pérdidas aproximadas de 25.000 millones de euros anuales. En las últimas décadas, los virólogos de plantas han avanzado enormemente en el conocimiento de esta clase de patógenos, lo que ha permitido poner en cultivo muchas variedades de plantas resistentes a las infecciones virales. Sin embargo, estas resistencias son con frecuencia superadas por la aparición de nuevas variantes de secuencia, al tiempo que nuevas especies de virus emergen o se establecen en ámbitos geográficos distintos como consecuencia del intenso intercambio global de productos agrícolas.

Sin perder de vista su efecto dañino sobre los cultivos agrícolas, las propiedades de los virus de plantas no dejan de maravillarnos. Pequeñas moléculas de ácido nucleico (DNA o RNA) de unos pocos miles de nucleótidos, protegidas habitualmente por una sencilla cubierta proteica, son capaces de penetrar en una célula vegetal, secuestrar la maquinaria celular y reprogramarla para que replique el genoma viral. A continuación, la progenie viral es capaz de moverse por la planta de célula a célula y a larga distancia para invadir la mayoría de los tejidos. Estas propiedades, control del metabolismo celular y capacidad de mover mensajes genéticos por la planta, son también en esencia objetivos fundamentales de los biotecnólogos de plantas, por lo que la pregunta surge: ¿Podríamos manipular los virus de plantas para convertirlos en herramientas útiles para la biotecnología vegetal?

A esta pregunta está tratando de responder el proyecto de investigación PLANTVIRTOOLS financiado por la AEI. Para ello, están desarrollando vectores derivados de virus que faciliten la edición genética CRISPR en plantas, prestando particular atención a las reacciones de intercambio de genes y a especies hortícolas de interés agronómico.

También desarrollan vectores virales que induzcan la producción de metabolitos de interés para la industria agroalimentaria o farmacéutica, tales como carotenoides, antocianinas, polifenoles o las crocinas del azafrán. Asimismo, están desarrollando vectores para la producción en plantas de proteínas recombinantes de interés para la industria agroalimentaria, cosmética o farmacéutica, tales como una xilanasa termostable, la glucosa oxidasa o el interferón, y también nanopartículas decoradas con nanoanticuerpos contra SARS-CoV-2 con potencial aplicación terapéutica y diagnóstica.

No solo virus, los viroides son una clase muy particular de agentes infecciosos de las plantas que están constituidos por una pequeña molécula de RNA circular que no codifica ninguna proteína. Al igual que los virus, los viroides se las arreglan para que las células vegetales repliquen sus genomas, al tiempo que la progenie viroidal es capaz de moverse por la planta. Los investigadores han desarrollado un sistema de producción de RNA recombinante en la bacteria Escherichia coli que combina elementos de la biología de los viroides con intrones autocatalíticos.

Con este sistema producen RNAs bicatenarios para inducir el silenciamiento de genes de importantes plagas de los cultivos agrícolas, como la mosca del Mediterráneo Ceratitis capitata o la polilla del tomate Tuta absoluta. Este tipo de RNAs bicatenarios podría convertirse en una alternativa más específica, sostenible y respetuosa con el medio ambiente a los plaguicidas de síntesis química convencionales.

No debemos olvidar que virus y viroides provocan importantes enfermedades en las plantas, por lo que también es su objetivo desarrollar estrategias biotecnológicas de protección de cultivos. Pretenden seleccionar y expresar en plantas pequeños RNAs con actividad antiviral contra dos importantes patógenos recientemente aparecidos en los cultivos hortícolas de la cuenca del Mediterráneo, el virus de la hoja rizada del tomate de Nueva Delhi que, a pesar de su nombre, infecta cucurbitáceas, y el virus del fruto pardo y rugoso del tomate. Los desarrollos biotecnológicos siempre derivan de las investigaciones en ciencia básica que les precedieron. Para no descuidar este importante aspecto, en este proyecto también tratan de contribuir al conocimiento de la intrincada red de interacciones que se establece entre las proteínas virales y los sistemas defensivos de la planta que, en ocasiones, conducen al desarrollo de la enfermedad, pero que en otras conlleva la neutralización de la infección.